【導(dǎo)讀】隨著微電子技術(shù)的應(yīng)用，市場上使用的傳統(tǒng)稱重工具已經(jīng)滿足不了人們的要求?；迷诹穗娮映又氐目刂葡到y(tǒng)中。本系統(tǒng)主要由單片機來控制，測量物體重量部分。路、鍵盤電路等構(gòu)成智能稱重系統(tǒng)電路板，從而實現(xiàn)自動稱重系統(tǒng)的各種控制功能?？梢哉f,此設(shè)計所完成的電子秤很大程度上滿足了應(yīng)用需求。

　　

【正文】 狀態(tài)信號送 口，當(dāng) STS 由高電平變?yōu)榈碗娖綍r，就表示轉(zhuǎn)換結(jié)束。轉(zhuǎn)換結(jié)束后，單片機通過分兩次讀外部數(shù)據(jù)存儲器操作，讀取 12 位的轉(zhuǎn)換結(jié)果數(shù)據(jù)。 基于單片機的電子秤設(shè)計 27 CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=0 時，讀取高 8 位；當(dāng) CE=1， /CS=0， R/C=1， A0=1時，讀取低 4位。 測量算法 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D 與 被測量 x存在以下關(guān)系： FSmDUXSKD? （ 39） 式中： S—— 傳感器及其測量電路的靈敏度（即被測量 X 轉(zhuǎn)換成電壓 U 的轉(zhuǎn)換系數(shù)） K—— 放大器的放大倍數(shù) mU —— A/D 轉(zhuǎn)換器滿量程輸入電壓 FSD —— A/D 轉(zhuǎn)換器滿量程輸出數(shù)字 而被測量 X總是以其測量數(shù)字 N和測量單位 x1表示 NxX 1? （ 310） 將式（ 310）代入（ 39）得 NDUSKxDFSm1? （ 311） 由上式可見只要滿足以下條件 11 ?FSmDUSKx （ 312） 就可以使 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果 D 與被測量 x 的數(shù)值 N 相等，即 D=N，在這種情況下將 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果作為被測量的數(shù)值傳送到顯示器顯示出 來。 顯示電路與 AT89S52 單片機接口電路設(shè)計 在 顯示電路論證中，本設(shè)計采用是 LCD 顯示。 在 LCD 驅(qū)動時，需在段電極和公共電極上施加交流電壓。若只在電極上施加 DC 電壓時，液晶本身發(fā)生劣化。液晶驅(qū)動方式包括靜態(tài)驅(qū)動、動態(tài)驅(qū)動等驅(qū)動方式。 （ 1)靜態(tài)驅(qū)動 基于單片機的電子秤設(shè)計 28 所有的段都有獨立的驅(qū)動電路，表示段電極與公共電極之間連續(xù)施加電壓。它適合于簡單控制的 LCD。 （ 2)多路驅(qū)動方式 構(gòu)成矩陣電極，公共端數(shù)為 n，按照 1/n 的時序分別依次驅(qū)動公共端，與該驅(qū)動時序相對應(yīng)，對所有的段信號電極作選擇驅(qū)動。這種 方式適合于比較復(fù)雜控制的 LCD。 在多路驅(qū)動方式中，像素可分為選擇點、半選擇點和非選擇點。為了提高顯示的對比度和降低串?dāng)_，應(yīng)合理選擇占空比（ duty）和偏壓 (bias)。 施加在 LCD上所表示的 ON 和 OFF 時的電壓有效值與占空比和偏壓的關(guān)系如下： Vo:LCD 驅(qū)動電壓 N:占空比 (1/N) a:偏壓 (1/a) 多路驅(qū)動方式可分為點反轉(zhuǎn)驅(qū)動和幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動。點反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于低占空比應(yīng)用，它在各段數(shù)據(jù)輸出時，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。幀反轉(zhuǎn)驅(qū)動適合于高占空比應(yīng)用，它在各幀輸出時，將數(shù)據(jù)反轉(zhuǎn)。 對于多灰度和彩色顯示的控制方法，通常采用幀頻控制 (FRC）和脈寬調(diào)制 (PWM)方法。幀頻控制是通過減少幀輸出次數(shù)，控制輸出信號的有效值，來實現(xiàn)多灰度和彩色控制。而脈寬調(diào)制是通過改變段輸出信號脈寬，控制輸出信號的有效值，來實現(xiàn)多灰度和彩色控制。 如圖 所示。 基于單片機的電子秤設(shè)計 29 圖 鍵盤電路與 AT89S52 單片機接口電路設(shè)計 矩陣式鍵盤的結(jié)構(gòu)與工作原理： 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式。在 矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個按鍵加以連接。這樣，一個端口（如 P1口）就可以構(gòu)成 4*4=16個按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵（ 9 鍵）。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式鍵盤的按鍵識別方法 ： 確定矩陣式鍵盤上何鍵被按下介紹一種 “ 行掃描法 ” 。行掃描法 行掃描法又稱為逐行（或列）掃描查詢法，是一種最常用的按鍵識別方法，如上圖所示鍵盤，介紹過程 如下。判斷鍵盤中有無鍵按下 將全部行線 Y0Y3 置低電平，然后檢測列線的狀態(tài)。只要有一列的電平為低，則表示鍵盤中有鍵被按下，而且閉合的鍵位于低電平線與 4根行線相交叉的 4個按鍵之中。若所有列線均為高電平，則鍵盤中無鍵按下。 判斷閉合鍵所在的位置 在確認(rèn)有鍵按下后，即可進入確定具體閉合鍵的過程。其方法是：依次將行線置為低電平，即在置某根行線為低電平時，其它線基于單片機的電子秤設(shè)計 30 為 高電平。在確定某根行線位置為低電平后，再逐行檢測各列線的電平狀態(tài)。若某列為低，則該列線與置為低電平的行線交叉處的按鍵就是閉合的按鍵。 在本系統(tǒng)中鍵盤采用 矩陣式鍵盤并采用中斷工作方式。鍵盤為 4 X 4 鍵盤，包括 0、 十個數(shù)字及確認(rèn)和清除鍵。采用中斷工作方式提高了 CPU的利用效率，沒鍵按下時沒有中斷請求，有鍵按下時，向 CPU 提出中斷請求， CPU 響應(yīng)后執(zhí)行中斷服務(wù)程序，在中斷程序中才對鍵盤進行掃描 。下圖就是 鍵盤電路與 AT89S52單片機接口電路圖。 1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eBD a t e : 1 2 J a n 2 00 8 S he e t o f F i l e : D : \電子秤 \電子秤 . D d b D r a w n B y:E A / V P31X119X218R E S E T9RD17WR16I N T 012I N T 113T014T115P 101P 112P 123P 134P 145P 156P 167P 178P 0039P 0138P 0237P 0336P 0435P 0534P 0633P 0732P 2021P 2122P 2223P 2324P 2425P 2526P 2627P 2728P S E N29A L E / P30T X D11R X D10A T 89 S 5 2V C C123U2ANDR34 amp。 1K 圖 AT89S52 單片機接口電路圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 31 報警電路的設(shè)計 D1L E DQ1P N PL S 1S P E A K E RR 1 53 00+ 5VP 2. 6 圖 當(dāng)電路檢測到稱重的物體超過儀器的測量限制時，將產(chǎn)生一個信號給報警電路。使報警 電路報警從而提醒工作人員注意， 超限報警電路如圖 所示。 它是有 89S52 的 口來控制的，當(dāng)超過設(shè)置的重量時（ 5Kg），通過程序使 口值為高電平，從而使三極管導(dǎo)通，報警電路接通，使蜂鳴器 SPEAKER 發(fā)出報警聲，同時使報警燈 LED 發(fā)光。由于持續(xù)的聲音不能夠引起人們的關(guān)注，所以本系統(tǒng)的報警電路采用間斷的聲音和頻閃的燈光來實現(xiàn)。這一任務(wù)的實現(xiàn)主要靠程序來完成，在此不再贅述。 第四章 系統(tǒng)軟件設(shè)計 程序設(shè)計是一件復(fù)雜的工作，為了把復(fù)雜的工作條理化，就要有相應(yīng)的步驟和 方法。其步驟可概括為以下三點： ⑴ 分析系統(tǒng)控制要求，確定算法：對復(fù)雜的問題進行具體的分析，找出合理的計算方法及適當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而確定編寫程序的步驟。這是能否編制出高質(zhì)量程序的關(guān)鍵。 ⑵ 根據(jù)算法畫流程圖：畫程序框圖可以把算法和解題步驟逐步具體化，以減少出錯的可能性。 基于單片機的電子秤設(shè)計 32 ⑶編寫程序：根據(jù)程序框圖所表示的算法和步驟，選用適當(dāng)?shù)闹噶钆帕衅饋恚瑯?gòu)成一個有機的整體，即程序。 程序數(shù)據(jù)的一種理想方法是結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計方法。結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計是對利用到的控制結(jié)構(gòu)類程序做適當(dāng)?shù)南拗?，特別是限制轉(zhuǎn)向語句 (或指令 )的使用，從而控制 了程序的復(fù)雜性，力求程序的上、下文順序與執(zhí)行流程保持一致性，使程序易讀易理解，減少邏輯錯誤和易于修改、調(diào)試。根據(jù)系統(tǒng)的控制任務(wù)，本系統(tǒng)的軟件設(shè)計主要由主程序、初始化程序、顯示子程序、數(shù)據(jù)采集子程序和延時程序等組成。 主程序設(shè)計 圖 系統(tǒng)主程序流程圖 系統(tǒng)上電后，初始化程序?qū)? RAM 的 30H～ 5FH 內(nèi)存單元清零， 引腳置成低電平，基于單片機的電子秤設(shè)計 33 防止誤報警。 主程序模塊主要完成編程芯片的初始化及按需要調(diào)用各模塊（子程序），在系統(tǒng)初始化過程中，將系統(tǒng)設(shè)置成 5Kg量程，并寫 5Kg 量程標(biāo)志。 設(shè)計流程圖如圖 所示。 子程序設(shè)計 系統(tǒng)子程序主要包括 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計、鍵盤輸入控制程序設(shè)計、顯示程序設(shè)計、以及中斷程序設(shè)計等。 A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序設(shè)計 A/D 轉(zhuǎn)換子程序主要是指在系統(tǒng)開始運行時，把稱重傳感器傳遞過來的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號并傳遞到單片機所涉及到的程序設(shè)計。設(shè)計流程圖如圖 42所示。 A / D 5 7 4 初 始 化啟 動 A / D 轉(zhuǎn) 換A / D 轉(zhuǎn) 換 完 成數(shù) 據(jù) 儲 存數(shù) 據(jù) 顯 示Y開 始N A/D 轉(zhuǎn)換啟動及數(shù)據(jù)讀取程序流程圖 數(shù)制轉(zhuǎn)換子程序設(shè)計 在數(shù)制轉(zhuǎn)換前要進行系數(shù)調(diào)整 , 在 IN0 輸入的數(shù)最大為 5V，要求的質(zhì)量 500g 對應(yīng)基于單片機的電子秤設(shè)計 34 的是 ，為十六進制向十進制轉(zhuǎn)換方便，將系數(shù)放大 100倍。并用小數(shù)點位置的變化體現(xiàn)這一過程。 數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換：在二進制數(shù)制中，每向左移一位表示數(shù)乘二倍。以每四位作為一組對數(shù)分組，當(dāng)?shù)谒奈幌虻谖逦贿M位時，數(shù)由 8 變到 16，若按十進制數(shù)制規(guī)則讀數(shù)，則丟失 6，所以應(yīng)進行加六調(diào)整。 DA 指令可完成這一調(diào)整。可見數(shù)制之間的轉(zhuǎn)換可以通過移位的方法實現(xiàn)。其中，移出數(shù)據(jù)的保存可以通過自乘再加進位的方法實現(xiàn)，因為乘二表示左移一位，左移后，低位進一，則需加一。否則，加零。而通過移位 已將要移入的尾數(shù)保存在了進位位中，所以能實現(xiàn)。 R 3 存 1 6 位 二 進 制 的 低 八 位R 2 存 1 6 位 二 進 制 的 高 八 位R 6 存 調(diào) 整 后 的 低 兩 位 ， R 5存 中 間 兩 位 ， R 4 存 高 兩 位R 3 左 移 一 位 ， R 2 右 移 一 位R 6 、 R 5 、 R 4 依 次 保 存 移 入 值 ， 并 分 別 進 行 調(diào) 整R 7 ＝ 0取 R 4 的 低 位 存 入 3 0 H 單 元 作 為 百位 信 息 ， R 5 高 位 存 入 3 1 H 作 為 十位 信 息 ， 低 位 存 入 3 2 H 作 為 個 位R 6 高 位 作 為 小 數(shù) 點 的 信 息R 7 ＝ R 7 . 1YN開 始返 回 圖 數(shù)據(jù)處理流程圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 35 顯示子程序設(shè)計 顯示子程序主要是來判斷是否需要顯示 ,以及如何去顯示 ,也是十分重要的程序之一。而顯示子程序是其他程序所需要調(diào)用的程序之一，因此，顯示子程序的設(shè)計就顯得舉足輕重，設(shè)計的時候也要十分的小心和賣力。設(shè)計顯示子程序的流程圖如下圖 44 所示： 顯 示 歡 迎 界 面開 始有 無 按 鍵顯 示 功 能 選 擇 按 鍵有 無 按 鍵是 否 為 D是 否 為 E是 否 為 F返 回鍵 盤 輸 入 界 面顯 示 測 量 界 面NYNYYNYNYN 圖 顯示子程序流程圖 鍵盤掃描子程序的設(shè)計 如圖 所示：鍵盤電路設(shè)計成 4X4 矩陣式，由鍵盤編碼方式可以得出基于單片機的電子秤設(shè)計 36 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E 各鍵對應(yīng)的鍵值： 0D8H,0D0H,0D1H,0D2H,0C8H,0C9H,0CAH,0C0H,0C1H, 0C2H， 0C3H,0CBH,0D3H,0DBH,0DAH,0D9H 。 在程序中可以先判斷按鍵編碼，然后根據(jù)編碼將鍵盤代表的數(shù)值送到相應(yīng)的存儲單元，再進行功能選擇或數(shù)據(jù)處理。 圖 鍵盤掃描子程序流程圖 基于單片機的電子秤設(shè)計 37 報警子程序的設(shè)計 由于要求要鍵盤設(shè)定閾值， 所以要求有報警電路，報警電路可以有聲報警也可有光報警，將設(shè)定的閾值與實時顯示的值進行比較，如果設(shè)定值小于實時顯示的值，則將 置為 1，將發(fā)光二極管點亮，或使蜂鳴器發(fā)出聲音。這就需要一段比較程序以及一小段置 1 清 0 程序。 開 始A / D 高 位 大 ？與 閾 值 相 等 ？A / D 低 位 大 ？與 閾 值 相 等 ？報 警返 回YNY